Устройство для сравнения двоичных чисел Советский патент 1983 года по МПК G06F7/02 

транзисторов, эмиттеры которых соответственно через пятый и шестой

резисторы подключе 1ы к шине нулевоЬо поте1ЩИсгпа.

Изобрете1дае относится к автоматике и вычислительной технике и может быть использовано для сравнения двоичных чисел при реализации техничееких средств автоматики и вычислите- 5 льной техники.

Известно устройство для сравнения двоичных чиселJ содержащее элементы И-ИЕ l.10

Недостатком э.того устройства является его относительная сложность, Наиболее близким к предлагаемому по тех1шческой сущности является устройство для сравнения двоичных чисел 5 содержащее п поразрядных узлов сравнения, 2п элементов ШЖ, причем первый и второй информационные входы каждого поразрядного узла сравнения, где i 1,2s,.5n, соединены с 20 шинами i-ro разряда первого и второго сравниваемых чисел соответственно, первьй выход каждого I го поразряд- . кого узла сравнения подключен к , входу 1-го, (1 + 1 )-го5 ,., S эле:- 2S ментов ЙЖ, второй выход каясдого I-го .поразрядного узла сравнения соединен с -м входом (п+1 )-го,, ( + 1 )-ros ...5 2п-го элементов ИЛИ,каждый поразрядный узел сравнения содержит . 30 транзисторы,диоды и резисторы,причем первый информационный вход каждого поразрядного узла сравнения соединен через первый Диод с первым управляющим входом узда, а через первый . резистор с первым выходом поразрядного узла сравне1-шя., который чё- , рез второй диод соединен с коллекто- ром первого транзистораэ эмиттер ко--, торого подключен к коллектору второ- 0 го транзистора, база которого соединена через второй резистор с первым уп равляюищм входом, второй информацион,ный вход каждого поразрядного узла сравнения подключен через третий диод к второму управляющему входу поразрядного узла сравнения, а через третий резистор к второму выходу

поразрядного узла сравнения, который через четвертый диод соединен с кол.лектором третьего транзистора,эмит тер которого соединен с коллектором четвертого транзистора, база которо.го через четвертый резистор подключ.йа к второму управляющему входу поразрядного узла сравнения, база первого транзистора через пятьш резистор соединена с вторым управляющим входом поразрядного узла сравнения, а база третьего транзистора через шестой резистор подключена к первому равляющему входу поразрядного узла с.равнения, ,эмиттеры второго и четвертого транзистора соединены с шиной нулевого потенциала, первый управляющий вход каждого 1-го поразрядного узла сравнения подключен к .выходу (i-l)-ro элемента ИЛИ, а Бторой управляющий в,ход каждого поразрядного узла сравнения соединен с выходом (n+f-l)-ro элемента ИЛИ .

Недостатком этого устройства является возможность появления ошибочного результата сравнения при единичных значениях в одноимен, ных разрядах сравниваемых чисел вследствие значитешэного него падения напряжения на последовательно соединенных р-п-переходах диода к двух транзисторов,а также при различных значениях сравниваемых одноименных разрядов вследствие значительного пад-ения напряжения на резисторе, включенном между информа ционным входом и выходом каждого узла сравнения.

Цель изобретения - повьшение надежности сравнения двоичных чисел.

Поставленная цель достигается теь что в устройстве для сравнения двоим ных чисел, содержащем п поразрядных узлов сравнения, 2п элементов ИЛИ, причем первый и второй информационные вкоды каждого I -го поразрядного уЭла сравнения, где i 1,2,. . .п.,, со3единены с i-ro разряда первого и второго сравниваемых чнсея соответственно, первый вых1од каждого 1-го поразрядного узла сравкения подключен к i-му входу i-ro, (l-i-1) , го,..., п-го .элементов ИЛИ, второй выход каждого i-ro поразрядного уз,ла сравнения соединен с i-м входом . {п+1 ), (n+i + 1 J-ro,. .. ,2п-го элеме |Тов ИЛИ, казкдый поразрядный узел сравнения содержит транзисторы,диоды и резисторы, причем первый информационный вход каждого поразрядного узла сравнения соединен через первый диод с первым управляющим вх дом поразрядного узла сравнения,пер вый. Выход поразрядного узла сравнения через второй диод соединен с коллектором первого транзистора, эми тер которого подключен к коллектору второго транзистора, база которого соединена через первый резистор с первым управляюпщм входом поразрядного узла сравнения, второй информационный вход каждого поразрядного узла сравнения подключен через третий диод к второму управляющему входу поразрядного узла сразие ::Я., второй выход поразрядного узла срав нения через четвертьЕЙ диод соеддыен с коллектором третьего транзистора; эмиттер которого соединен с кол-пактором четвертого транзистора; база которого через второй резистор подключена к второму yпpaвля OE eмy входу поразрадного узласравне1шя 5 баз первого транзистора через третий резистор соединена с вторым управляюш м входом поразрядного узла сра нения, база третьего транзистора через четвертый резистор подключена к первому -управляющему входу поразрядного узла сравнения, первый управ ляющий, вход каждого 1-го поразрядного узла сравнения подключен к выходу (i-l)-ro элемента ИЛИ, управляющий вход каждого i-го поразрядного узла сравнения соединен с выходом {n+i-1)-ro элемента ИЛИ,в каждый поразрядный узел сравнения вв дены пятый и шестой транзисторы и пятый и шестой резисторы, причем коллекторы пятого и шестого транзи сторов подключены соответственно к первому и второму информационным вхо дам , а.,эмиттеры - соответственно к первому и второму выходам поразряд,ного узла сравнения, базы пятого и шестого транзисторов соединень: соот вет.ственно с коллекторами второго и четвертого транзисторов, эмиттеры которых соответственно через пятый и шестой резисторы подключены к шине нулевого потешщала. Это позволяет снизить уровень остаточного напряжения на выходах поразрядных узлов сравнения при еди вичных значениях одноименных разрядов сравниваемых двоичных чисел, а также повысить единичный уровень на выходе узла сравнения при различных значениях одноименных разрядов сравниваемых чисел. На чертеже представлена схема устройства. Устройство для сравнения двоичшых чисел содержит п поразрядных узлов сравнения Ь,, . ) элементов ИЛИ 2 ,2,2,. . . ,2,, , ...,2, информационные входы 3 , 3,2,.. ., З и 4;j 5 4/25 . . J 4| для двух сравнивае шх чисеп,, выходные шины 5 и 6 устройства. Каждый поразрядный узел сравнения состоит из транзисторов 7lOf диодов 1-14s транзистора 15, резисторов 16-19, транзистора 20 и резисторов 21 и 22. Устройство работает следующим образом. При подаче на информационные входы двоич1 ых чисел с нулевыми значенняш во всех разрядах на выходных шинах 5 и 6 устройства сигналы отсутствллот. . Если на информационные входы 4, 4л,... ,41) поступает большее число, например 00,, Л, ана информационные входы 3л ,3,2, . . S 3( поступает меньшее число, например 00...О, то сигнал единичного уровня на входе 4 поступает через диод 11 и через резисторы 17 и 19 соответственно на базы транзисторов 9 и 7, открывая их. Транзисторы 8 и 10 в этом случае закрыты. Открытый транзистор 7 закрывает транзистор 20, шунтируя его переход база-эмиттер,а открытый транзистор 9 открьшает транзистор 15, подключая его базу через резистор 21 и внутреннее сопротивление источника двоичных чисел (например, счетчика) к его коллектору. Таким образом,сигнал единичного уровня через открытый транзистор 15 поступает на шину 5 через ИЛИ 2Lj, свидетельствуя о том, что число на входе 4)7 больше числа на входе 3. Если на -входы n-го поразрядного узла сравкеш-ш поступают единичшш разряда cpaвнивae iызc:чиceлJ то сигнал единичного уровня на входах 4 и 3-,j открывают транзисторы 7-sOj з. транзисторы 15 и 20 закрьшаются, обеспечивая надежный нулевой уроэень на выходах п-го поразрядного узла сравнения5 свидетельствуя тем самым что сравниваемые разряды одинаковы. Если при сравнении двух шсел, одно из них содержит единицу в старшем разряде, например в 4/5а другое3 младшем разряде; например 3|. , то сигнал единичного уровня через элемент ИЛИ откроет транзисторы в )-м,( f+2)-M,. ., ,п-ом поразряд ных узлах сравнения, которыезакроют транзисторы 20 этих узлов, а сигнал 1ейииичнрго уровня с входа 3| OTIJроет транзистор 10 (+1)-го узла, но транзистор 20 этого узла.останется закрытым, так Как он шунтирован открытым транзистором 7 этого узла, и сигнап на ЕХОД схемы ИЛИ не поступит.Следовательно, в этом случае сигнал будет только на шине 5. устройства, свидетельятруя о том., что чiicлo на входах 4, ще числа на входах 3.,3,j,, Предлагаемое устройство облауС.гет следующими преимуществами. Схемотех1шческие и функционалbiai возмо сности логических элементов потенциального типа ощ еделяются.сл дующими основными, показателями мак симально допустимым уровнем нуля L максимально допустимым уровнем едигшцы Ц, которые характеризуют работ логического элемента в наихудших условиях. , Покажем,, что предлагаемое устрой . облад.ает преимуществом перед у ройством прототипа по nepBohiy показателю UQ., Для большинства логических элементов единичный уровень равен Ц 35В. Ддя верхнего каждого поразрядного узла сравне шя устройства-прототипа равно сумме падений напряжешш HC-J р- -г-пвраходаж диода 13 (чертеж) я двух иосле.овв.-. телько соединеннык транзисторов S и которые открыты при адн.йгщом уроя f,e на первом информационногг входе данного поразрядного узда сравЕйЖ1я Известно, что. прямое .падение нап жеш-ЕЯ на р-п-переходе германиевса-о диода равно S- 3, а пряное падение напряжения .на коллекторно-эмктгернон переходе открытого германиевого транзистора равно напряжению насыщения, т.е. около 0,5 В. Тогда для прототипа 1) 1+2x0,. В пре,о,лагаемом же устройстве при .едрпшчном уровне .на первом информацио.нном -входе поразрядного узла сравнения транзистор 15 закрыт, а транзисторы 8 и 9 Открыты, Так как сопротивление коллекторно-эмиттеркого перехода закрытого транзистора 15 практически равно бесконечкостИй то Оло В. и Покажем5 что предлагаемое устройство обладает преимуществом перед устройством прототипа по второьг/ показателю Uif . Так как величина резистора5 включенного между информадионньп 1 входом и выходом каждого поразряднохо узла сравнения, конечна и выбрана достаточно большой из условия обеспечения-заданного UQ 5 то падение напряжения на нем при единичном уровне на вх.о.пе достаточно велико, что значительно сни- рсает ве.личи1г у U (U -0,5U ). В предлагаемом устройстве вместо резист ора включен транз.истор 15 (2&), падеш е напряжения на котором равно напряжению насыщения, т.е. около 0,5 Б. Тогда , В, т.е. достаточно близко к величине U;. . Н ,р и м е р .Пусть длй элементов, ИЛИ выбрана широко распространенная серия микросхем 1555 Для которой UQ Q,k В. Очевидно5что ус.тройство прототипапне обеспечит в1 этом случае правильной работы схемы сравнения, так как максимальный -уровень нуля на выходе пор-азрядных узлов сравнегшя превысит максимально допустигй зй уровень нуля для выбранных микросхем,а минимальный уро вень е щ-№1щл на выходе поразрядного узла сравнения может оказаться ниже минимально допустимого уровня едини15;ы для выбранных микросхем, что прк ведет к неправильному реззльтату сравнй1вдя двоичных чисел. Предлагаемое устройство обеспечивает .ваданные показатехек для выбранных микросхеМр что повьшает яадежкос1Ь его работы.